高温での組織安定性に優れた核熱エネルギー変換用Ni基鍛造合金の開発

1988 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 62850133
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 菊池 實 東京工業大学, 工学部金属工学科, 教授 (30089817)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松尾 孝 東京工業大学, 工学部金属工学科, 助教授 (10089823)
• Keywords: 耐熱合金 / 高温強度 / クリープ / クリープ抵抗 / 固溶強化

Research Abstract

本研究は、核熱エネルギーの高効率利用を意図した高温ガス炉の中間熱交換器用合金として、すでに提案された1000℃で使用でき、鍛造可能なNiーCrーW系合金に、ニオブの添加を行い、高温強度がさらに優れた新合金を開発しようとするものである。すなわち、NiーCrーW系合金のクリープ強度向上に有効な第4元素として、ニオブ選びこれとタングステンの組合せ添加の効果を調べた。その結果、900及び1000℃のクリープ試験により、β相(Ni_3Nb)及びα_2相のいずれかが結晶粒界に析出するようになると、クリープ抵抗は増加し、その増加量は結晶粒界に占めるこれら析出相の割合、粒界被覆率、が増加するほど大きくなることを62年度までの研究により明らかにした。
これらの結果に基づき、63年度は(1)Niー20Crー10W及びNiー20Crー15Wの2種の合金を溶製して、これらの合金のクリープ抵抗をNiー20Crー4Nbー10W及びNiー20Crー3Nbー15Wのクリープ抵抗と比較して、ニオブによる固溶強化量を検討した。また、(2)上記2合金とNiー20Crー4Nbー10W、Niー20Crー3Nbー13W、Niー20Crー3Nbー15W及びNiー20Crー3Nbー17W合金の、計6種の合金について900及び1000℃において約3000hまでのクリープ及びクリープ破断試験を行った。
その結果、以下のことが明らかとなった。
(1)ニオブによる固溶強化量はタングステンに比べ大きいことが明らかとなった。
(2)4種のNiーCrーNbーW合金の長時間クリープ試験によりβ(Ni_3Nb)相の結晶粒界析出は短時間におけるクリープ抵抗を高めるがα_2相がβ相に遅れて析出するため、粒界の大半が両組により覆われて、変形抵抗がさらに高くなること。またこの効界は長時間に渡り、変形抵抗を支えることが明らかとなった。

Research Products

• [Publications] 平井龍至,竹山雅夫,松尾孝,菊池實: 学振123委研究報告. 28. 221-231 (1987)
• [Publications] 平井龍至,松尾孝,菊池實: 学振123委研究報告. 29. 41-50 (1988)
• [Publications] 平井龍至,寺田芳弘,松尾孝,菊池實: 学振123委研究報告. 29. 275-285 (1988)